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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Schüttgutvereinzelung- Kleinteile, wie beispielsweise Schrauben oder Zylinderstifte werden in Produktionsstätten häufig als Schüttgut mit hoher Packungsdichte angeliefert, insbesondere um die Kosten für den Transport gering zu halten. Bei dieser Anlieferungsform besteht üblicherweise immer die Anforderung, die richtige Anzahl von Schüttgutteilen für einen jeweiligen Prozess vereinzelt bereitzustellen. Statt derartiges Schüttgut manuell zu vereinzeln, werden häufig auch automatische Vorrichtungen zur Schüttgutvereinzelung eingesetzt, die oftmals Vibrationen nutzen, um die Schüttgutteile in Bewegung zu versetzen. Die Vereinzelung an sich wird meistens durch die Anordnung von mechanischen Komponenten realisiert, die fehlerhaft orientierte Bauteile aussortieren. Die Einstellung der Vibrationen ist dabei meistens aufwendig und einmal eingestellte Vibrationsmuster sind anschließend zwar manuell verändert werden, dies kann jedoch nicht während der laufenden Produktion erfolgen. Das sich daraus ergebende Prozessfenster und die Prozessfähigkeit derartiger Vorrichtungen zur Schüttgutvereinzelung, insbesondere auch das Störungsverhalten, sind in Abhängigkeit vom Schüttgut unterschiedlich und können in Einzelfällen auch kritische Auswirkungen auf derartige Vorrichtungen aufweisen.
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Die
DE 10 2005 054 575 B3 zeigt einen Leichtbauroboter mit einer Admittanzregelung. Aufgrund der Admittanzregelung können die mittels des Leichtbauroboters aufbringbaren Kräfte verändert werden, wobei die Nachgiebigkeit des Roboters geregelt wird.
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Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Schüttgutvereinzelung bereitzustellen, mittels welchen eine verbesserte Schüttgutvereinzelung erzielbar ist.
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Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung und durch ein Verfahren zur Schüttgutvereinzelung mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Schüttgutvereinzelung umfasst einen eine Admittanzregelung aufweisenden Roboter und eine Aufnahmeeinrichtung zum Aufnehmen von Schüttgut, wobei mittels des Roboters die Aufnahmeeinrichtung zur Vereinzelung des Schüttguts in Schwingungen versetzbar ist.
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Bei der Aufnahmeeinrichtung kann es sich beispielsweise um einen Vereinzelungstopf handeln, in welchem unterschiedlichste Kleinteile, wie beispielsweise Schrauben oder Zylinderstifte, aufgenommen werden können. Statt eines üblicherweise relativ teuren und unflexiblen Vibrationsantriebs ist es bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Schüttgutvereinzelung vorgesehen, einen Roboter mit einer Admittanzregelung einzusetzen, mittels welchem die Aufnahmeeinrichtung zur Vereinzelung des aufgenommenen Schüttguts in Schwingungen versetzbar ist. Der kostenintensive Anteil der Vereinzelung, nämlich der üblicherweise relativ teure und unflexible Vibrationsantrieb, wird also bei der erfindungsgemäßen Lösung durch den Roboter substituiert. So können auch mit einem einzigen Roboter mehrere Vereinzelungseinrichtungen betrieben werden, was eine hohe Kosten- und Energieeinsparung zur Folge hat. Weiterhin kann bei dieser Lösung die Vibration auch jederzeit während der Produktion umgestellt werden.
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Vorzugsweise können die mittels des Roboters auf die Aufnahmeeinrichtung ausübbaren Schwingungen dabei parametrisierbar sein. Durch die Parametrisierbarkeit der Schwingungen, welche der Roboter auf die Aufnahmeeinrichtung ausübt, kann ein wesentlich breiteres Prozessfenster und ein wesentlich breiteres Variantenspektrum an Bauteilen, welche in Form von Schüttgut der Aufnahmeeinrichtung zugeführt werden, abgedeckt werden. Denn wie bereits eingangs erwähnt, wird das Prozessfenster und die Prozessfähigkeit einer Vorrichtung zur Schüttgutvereinzelung dadurch bestimmt, welche Arten von Bauteilen in Form von Schüttgut vereinzelt werden sollen. Da die mittels des Roboters auf die Aufnahmeeinrichtung ausübbaren Schwingungen parametrisierbar sind, kann die Vorrichtung zur Schüttgutvereinzelung jeweils bauteilvariantenspezifisch, also im Hinblick auf das jeweils bereitgestellte Schüttgut, individuell angepasst werden. Zum einen kann dadurch die zuverlässige Vereinzelung des Schüttguts variantenspezifisch optimiert und auch das Ausfallrisiko der Vorrichtung minimiert werden. Die Einstellgrößen des Roboters hinsichtlich der aufbringbaren Vibrationen beziehungsweise Schwingungen können dabei vorzugsweise auch während eines Programmablaufs umgeschaltet werden, wodurch das Prozessfenster der Vereinzelung nochmals deutlich bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung vergrößert wird.
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Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass der Roboter ein Schraubwerkzeug aufweist und in der Aufnahmeeinrichtung aufgenommenes Schüttgut in Form von Schrauben mittels des Schraubwerkzeugs entnehmbar und eine Verschraubungsaufgabe durchführbar ist. Die Vorrichtung zur Schüttgutvereinzelung erfüllt also zwei Aufgaben, nämlich zum einen die Schüttgutvereinzelung als solche und zum anderen auch die Entnahme und Verwendung des Schüttguts.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Vorrichtung eine Steuereinrichtung aufweist, mittels welcher der Roboter innerhalb von vorgegebenen Wartezeiten zum Versetzen der Aufnahmeeinrichtung in Schwingungen und außerhalb dieser Wartezeiten zum Entnehmen und Verschrauben der Schrauben ansteuerbar ist. Üblicherweise treten in der Taktzeit von Verschraubungsprozessen Wartezeiten auf, bei welchen der Roboter keine Verschraubungsaufgaben ausführt. Während dieser Wartezeiten wird der Roboter also vorzugsweise dazu genutzt, gezielt Vibrationen auf die Aufnahmeeinrichtung auszuüben, um das darin aufgenommene Schüttgut zu vereinzeln. Dadurch kann die Auslastung des Roboters erheblich gesteigert werden, da er sowohl für die Schüttgutvereinzelung als auch für die Verschraubungsaufgaben eingesetzt werden kann.
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Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Schüttgutvereinzelung wird mittels eines eine Admittanzregelung aufweisenden Roboters eine Aufnahmeeinrichtung zur Aufnahme von Schüttgut zur Vereinzelung des Schüttguts in Schwingungen versetzt. Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind dabei als vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens anzusehen, wobei die Vorrichtung insbesondere Mittel zur Durchführung der Verfahrensschritte aufweist.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
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Die Zeichnung zeigt in:
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1 eine Perspektivansicht einer Vorrichtung zur Schüttgutvereinzelung gemäß dem Stand der Technik; und in
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2 eine Perspektivansicht einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Schüttgutvereinzelung, welche einen Roboter zur Schüttgutvereinzelung aufweist.
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In den Figuren werden gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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Eine Vorrichtung 10 zur Schüttgutvereinzelung gemäß dem Stand der Technik ist in einer Perspektivansicht in 1 gezeigt. Die Vorrichtung 10 umfasst zum einen eine als Vereinzelungstopf ausgebildete Aufnahmeeinrichtung 12 zum Aufnehmen von Schüttgut. Bei dem Schüttgut kann es sich beispielsweise um Kleinteile in Form von Schrauben oder Zylinderstiften handeln, welche als Schüttgut angeliefert und mittels der Aufnahmeeinrichtung 12 aufgenommen werden. Da derartiges Schüttgut üblicherweise mit hoher Packungsdichte angeliefert wird, um die Kosten für den Transport gering zu halten, muss das Schüttgut vereinzelt werden. Darüber hinaus ist es mittels der Vorrichtung 10 auch möglich, das vereinzelte Schüttgut entlang der spiralförmigen Innenseite 14 in vereinzelter Form zu fördern.
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Um die Aufnahmeeinrichtung 12 in Vibrationen zu versetzen, welche dazu führen, das Schüttgut zu vereinzeln und gegebenenfalls auch in der erläuterten Weise zu fördern, weist die Vorrichtung 10 einen Vibrationsantrieb 16 auf. Üblicherweise wird ein bestimmtes Schwingungsmuster beziehungsweise Vibrationsmuster bei dem Vibrationsantrieb 16 einmalig angestellt und ist danach nicht mehr veränderbar. Dies macht die hier gezeigte Vorrichtung 10 gemäß dem Stand der Technik relativ unflexibel. Denn je nachdem, welche Arten von Kleinteilen als Schüttgut bereitgestellt werden, wären unterschiedliche Schwingungs- beziehungsweise Vibrationsmuster vorteilhaft, um eine zuverlässige Vereinzelung des Schüttguts und eine zuverlässige Förderung des Schüttguts zu ermöglichen.
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In 2 ist eine mögliche Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung 18 zur Schüttgutvereinzelung in einer Perspektivansicht gezeigt. Die Vorrichtung 18 unterscheidet sich von der in 1 gezeigten Vorrichtung 10 zur Schüttgutvereinzelung dadurch, dass der Vibrationsantrieb 16 durch einen eine Admittanzregelung aufweisenden Leichtbauroboter 20 ersetzt worden ist. Die Aufnahmeeinrichtung 12 als solche kann dabei genauso wie bisher vom Stand der Technik bekannt eingesetzt werden. Mittels des Roboters 20 kann die Aufnahmeeinrichtung 12 zur Vereinzelung und auch zur Förderung des Schüttguts in Schwingungen versetzt werden, wobei diese Schwingungen schematisch durch die Linie 22 gekennzeichnet ist. Die mittels des Roboters 20 auf die Aufnahmeeinrichtung 12 ausübbaren Schwingungen 22 sind dabei im Wesentlichen frei parametrisierbar.
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Die Admittanzregelung des Leichtbauroboters 20 kann mit anderen Worten also dazu genutzt werden, um gezielt Vibrationen auf die Aufnahmeeinrichtung 12 auszuüben, infolgedessen das darin bereitgestellte Schüttgut vereinzelt und gefördert werden kann. Aufgrund der Parametrisierbarkeit der mittels des Leichtbauroboters 20 aufbringbaren Schwingungen 22 kann ein besonders breites Prozessfenster und ein besonders breites Variantenspektrum an zu vereinzelnden Schüttgutteilen abgedeckt werden. Je nachdem, welche Art von Schüttgutteilen vereinzelt und gegebenenfalls auch gefördert werden sollen, kann der Leichtbauroboter 20 derart angesteuert werden, dass die für die jeweils gerade zu vereinzelnden Kleinteile passenden Schwingungsmuster und somit Vibrationen auf die Aufnahmeeinrichtung 12 ausgeübt werden.
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Für den Fall, dass mittels der Aufnahmeeinrichtung 12 Schrauben in Form von Schüttgut aufgenommen werden sollen, kann der Leichtbauroboter 20 ein Schraubwerkzeug 24 aufweisen. Schüttgut in Form von Schrauben können mittels des Schraubwerkzeugs 24 aus der Aufnahmeeinrichtung 12 entnommen und anschließend in Form einer bestimmten vorgegebenen Verschraubungsaufgabe verschraubt werden.
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In der Taktzeit von Verschraubungsprozessen ergeben sich üblicherweise Wartezeiten, in denen der Leichtbauroboter 20 keine Schraubtätigkeiten ausführt. Vorzugsweise wird während dieser Wartezeiten die Admittanzregelung des Leichtbauroboters 20 dafür genutzt, um gezielt Vibrationen auf die Aufnahmeeinrichtung 12 zu übertragen, so dass die mittels der Aufnahmeeinrichtung 12 aufgenommenen Schrauben vereinzelt und gefördert werden können. Außerhalb dieser Wartezeiten, also während der eigentlich vorgesehenen Verschraubungszeiten, werden die vereinzelten Schrauben aus der Aufnahmeeinrichtung 12 mittels des Leichtbauroboters 20 unter Zuhilfenahme des Schraubwerkzeugs 24 entnommen und entsprechend der vorgegebenen Schraubaufgabe verschraubt.
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Mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung 18 ist es also möglich, dass der kostenintensive Teil der Vereinzelung, also der üblicherweise relativ teure Vibrationsantrieb 16, durch den Leichtbauroboter 20 eliminiert und substituiert wird. Zugleich wird der sensitive Leichtbauroboter 20 höher ausgelastet, da dieser sowohl zur Schwingungsanregung der Aufnahmeeinrichtung 12 als auch zur Durchführung von Schraubaufgaben eingesetzt wird. Insbesondere können jeweilige Einstellgrößen hinsichtlich der aufzubringenden Vibrationen durch den Leichtbauroboter 20 auch während eines Programmablaufs umgeschaltet werden, so dass das Prozessfenster der Vereinzelung mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung 18 deutlich gegenüber den aus dem Stand der Technik bekannten Vorrichtungen 10 zur Schüttgutvereinzelung vergrößert wird.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102005054575 B3 [0002]
